我們所看到的一切，從人類到城市，到布滿夜空的數(shù)百萬顆恒星，都是由同一種東西構成的——普通物質(zhì)。

然而你知道嗎？所有這些物質(zhì)只是宇宙中所有物質(zhì)的很小的一部分。

這種古怪物質(zhì)所組成的網(wǎng)絡，將組成我們宇宙的諸多星系聯(lián)系起來。雖然我們看不到也感覺不到這種神秘的東西，但科學家們非常確定它的存在，因為科學家們可以檢測到它的引力。

這的確非常奇怪，你所看到的、你所知道的和你所經(jīng)歷的一切，實際上只是宇宙中最微小、最微小的一部分。而宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)卻是由一種我們還沒有發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)構成的。這種奇怪的幽靈物質(zhì)叫做暗物質(zhì)。

大多數(shù)科學家認為，暗物質(zhì)是一種基本粒子，存在于遼闊的宇宙中，就像是一張看不見的大網(wǎng)連接著組成我們宇宙的2萬億星系。

那么科學家們?nèi)绾未_信存在暗物質(zhì)的呢？

1933年，瑞士裔美國物理學家弗里茨·茲威基在一個名為后發(fā)星系團的遙遠星系群中追蹤一些星系奇怪的運動。

這些星系正以令人費解的速度圍繞星團加速，這些星系竟然以每秒1000英里的速度移動。

根據(jù)現(xiàn)有的物理理論，在這樣的速度下，星系團的星系應該像煙花的火花一樣飛舞，而不會仍然束縛在星團中。

事實上，后發(fā)星系團不是一個孤立的案例。

畢星團

這是畢星團。這個由700顆恒星組成的家族，距離地球有150光年的距離。在宇宙尺度上，就好像是在我們的后院。由于畢星團確實離地球很近，所以可以用肉眼就能看到它。

當你抬頭仰望夜空時，畢星團位于金牛座，是V字形狀。畢星團是科學家們在整個天空中研究得最為深入的星團之一。

畢星團中一條“尾巴”正在流失恒星

具有巨大引力的物體經(jīng)過星團并奪走了星團中的恒星。這個巨大引力的物體高達太陽質(zhì)量的1000萬倍。按理，這個可怕的“宇宙劫匪”應該可以被發(fā)現(xiàn)。

但當科學家們把望遠鏡指向它應該在的地方時，那個區(qū)域卻是空的，那里什么都沒有。科學家們知道那外面有什么東西，但看不見，并且很強大。

那會是什么呢？一個主要的“嫌疑犯”就會被叫進來，一個物理學的幽靈——暗物質(zhì)。

事實上，天文學家在星系內(nèi)部看到了同樣的動態(tài)。在完全由引力控制的系統(tǒng)中，離中心最遠的物體完成一個軌道所需的時間最長。但在許多星系中，外部恒星的軌道運行速度幾乎與核心恒星相同，這幾乎就像一張碟片的照片，那張碟片的每一部分都像一張實心光盤一樣旋轉。

恒星的速度太快，星系的引力應該無法保持住，它們應該直接飛入太空，整個星系應該會分崩離析。

可以想象一下，拿一盤面團旋轉起來做披薩，當旋轉得越快，那些外部區(qū)域就越遠，最終，面團會飛到任何地方。

然而，星系并沒有發(fā)生這個現(xiàn)象。物理學家對此現(xiàn)象作了一個解釋，星系位于一個巨大的、由不可見的暗物質(zhì)組成的球體中，正是這種額外的質(zhì)量使得恒星在星系邊緣能夠快速旋轉。

通過計算將這些高速運行的外部恒星與星系相結合所需的質(zhì)量，物理學家能夠估算出相比與暗物質(zhì)，那里應該有多少普通物質(zhì)。

結果令人震驚，所有我們認為存在的普通物質(zhì)大概只占我們宇宙的15%。

也就是說，我們已知的物質(zhì)甚至不是主要物質(zhì)。宇宙中的主要物質(zhì)竟然是那些我們看不見也摸不著的暗物質(zhì)。

既然暗物質(zhì)占了宇宙物質(zhì)的很大部分，那么由暗物質(zhì)組成的巨大團塊就會形成一個引力透鏡。首次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)在遙遠星系團的巨大爆炸中展示它的空間扭曲能力是在2014年11月，探測到 Refsdal 超新星的爆炸。

超新星就是大質(zhì)量恒星的爆炸，光線會向四面八方發(fā)射，其中一部分射向地球。地球上的科學家也看到了閃光。

然而令科學家奇怪的是，又出現(xiàn)另一個閃光，而且一次又一次地看到閃光。科學家們看到在天空中四個部分發(fā)生爆炸。

更離奇的是，一年后，在天空的另一個完全不同的地方發(fā)生了第五次爆炸。分析證明，這些多重爆炸是同一顆超新星。

Refsdal 超新星

天空中四個部分發(fā)生爆炸的Refsdal 超新星

所以,在這顆垂死的恒星和科學家們的望遠鏡之間有一個巨大質(zhì)量的暗物質(zhì)——一個巨大的引力透鏡。

這意味著一些光線將需要更長的時間更復雜的路徑穿過這個時空區(qū)域。暗物質(zhì)透鏡將一顆超新星變成一場持續(xù)一整年的煙花表演。

暗物質(zhì)對這顆超新星發(fā)出光的軌跡影響非常大，以至于其中一些軌跡增加了整整一光年。這也是暗物質(zhì)存在的有力線索。

既然暗物質(zhì)才是最重要的，那么暗物質(zhì)是如何塑造我們今天所看到的宇宙的呢？

要弄清楚這個問題，最好的辦法是回溯到萬物誕生的那一刻，宇宙大爆炸。

138億年前，一個溫度無限高、密度無限大的能量點突然爆炸。這個奇點就是新生的宇宙，一個無限熱，除了純粹的能量什么都沒有的點。

隨著它的逐漸擴張，并開始冷卻，一些能量凝聚集起來形成微小的亞原子粒子。但這些粒子并不是構成你我的質(zhì)子或電子，而是暗物質(zhì)的微粒。

如果暗物質(zhì)是由奇異亞原子粒子組成的，那么這些粒子很可能是在宇宙大爆炸之后，非常非常早的時間產(chǎn)生的。

在這個有限的空間里，暗物質(zhì)粒子緊緊地擠在一起，碰撞就不可避免。這些粒子在相互碰撞時，相互湮滅，并釋放出一股能量和生成一些新的東西即普通物質(zhì)的亞原子粒子，并最終構成我們能看到的宇宙的物質(zhì)。

在早期宇宙中，兩個碰撞并湮滅的暗物質(zhì)粒子產(chǎn)生了一個電子，現(xiàn)在這個電子就是我們身體的一部分。所以從某種程度上說，我們可能實際上是暗物質(zhì)的孩子。

科學家們認為，是暗物質(zhì)粒子互相相撞，從而構成了我們今天在宇宙中看到的所有普通物質(zhì)。這是因為，科學家們推論暗物質(zhì)粒子是一個比質(zhì)子質(zhì)量大100倍的粒子，但與普通物質(zhì)不同的是，它不與光或其他任何物質(zhì)相互作用。

暗物質(zhì)的最有可能的身份是一種叫做弱相互作用的大質(zhì)量粒子，簡稱為WIMP粒子。

這種粒子誕生于宇宙大爆炸中，一直留存至今。之所以WIMP粒子的呼聲最高，是因為如果把它們的特性應用到大爆炸的計算機模擬中，最終會生成的宇宙與我們今天看到的宇宙非常相似：由84%的暗物質(zhì)，和只有16%的普通物質(zhì)構成。

科學家們得到的數(shù)字大致相當于科學家們在宇宙中推斷的暗物質(zhì)的數(shù)量。如果目前的推論是正確的，那么宇宙的亞原子組成部分，就是由大質(zhì)量弱相互作用粒子相互碰撞而形成的。

當然暗物質(zhì)在構建宇宙中扮演了重要的角色，這個只是科學家們的推論。但暗物質(zhì)可能回答了宇宙學的一個重大謎團：即在早期宇宙中充滿的原始氣體是如何聚集在一起并最終形成第一批恒星的。

這個謎團始于宇宙開始爆炸還不到一秒的時候，它突然爆炸膨脹，在十億億億億億分之一秒的時間內(nèi)（普朗克秒）我們的宇宙體積膨脹了10的90多次方倍。宇宙的體積從單個原子的大小，變成了籃球的那么大。而時間只是一秒的一小部分的一小部分的一小部分。

關于普朗克秒，事實上，從宇宙大爆炸到現(xiàn)在所有經(jīng)歷的秒數(shù)還沒有一秒內(nèi)的普朗克秒數(shù)多，前者是4.3乘10的18次方，而一秒內(nèi)的普朗克秒數(shù)為1乘10的43次方。相比而言，前者簡直是個很小的數(shù)字。

這種快速膨脹產(chǎn)生了一個巨大的均勻分布的粒子遼闊海洋，這些粒子冷卻后形成氫和氦原子。這些氣體有朝一日會在萬有引力的作用下崩塌成為第一批恒星。

但還有個問題，早期宇宙中的氣體分布太均勻，太平滑，引力不足以拉動某些部分并觸發(fā)氣體區(qū)域崩塌和聚集。

在這里我們必須要提到兩個理論：海森堡不確定性原理和楊振寧的宇稱不守恒理論。在這兩個理論提出之前，科學家們認為，宇宙是對稱的，平衡的，即宇稱守恒。

當我們看到一輛汽車、一個跑步者、甚至一個宇宙飛船時，我們能計算它們的運動量。但在新生宇宙的微觀量子世界里，海森堡不確定性原理認為不存在這種確定性，沒有什么東西有明確的動量或位置。宇稱不守恒用實驗更加充分的證明了不對稱。

由于沒有任何東西被鎖定在固定的位置，在膨脹的宇宙中，可能會出現(xiàn)波動或溝槽。當宇宙迅速膨脹時，這些波動會在某些地方固定，于是就會形成致密的點，圍繞這些點的氣體云就可能會崩塌，就像形成恒星的引力種子一樣。

幸運的是，這些微小的種子波動就像一種宇宙DNA，決定著結構層在哪里，什么時候以及如何成長為恒星、行星和我們在當今世界看到的所有其他令人敬畏的結構。

雖然海森堡不確定性原理和宇稱不守恒理論只適用于量子力學中的微小事物，但最終卻決定了我們所知的宇宙中最大的結構。所以真的要感謝海森堡和楊振寧。

現(xiàn)在科學家們似乎解開了宇宙結構演變的謎團。但還是有一個問題，如果計算一下就會發(fā)現(xiàn)，僅僅只是氣體的質(zhì)量，并不能產(chǎn)生足夠的引力來創(chuàng)造我們今天在宇宙中看到的所有恒星。

一定是別的什么東西給坍塌的氣體云增加了質(zhì)量，這種東西有可能是暗物質(zhì)嗎？

科學家們認為，如果只有正常物質(zhì)，那么結果就是，事情的發(fā)展不可能這么快，宇宙就不會形成現(xiàn)在的結構。

科學家們可以計算出自宇宙誕生以來，沒有足夠的時間讓正常物質(zhì)崩塌形成星系、恒星、行星和人類。許多科學家現(xiàn)在認為，加速恒星形成的額外推動力就是看不見的暗物質(zhì)的引力。

盡管暗物質(zhì)和正常物質(zhì)不能直接相互作用，但它們確實通過引力相互作用。這對我們的存在至關重要。如果把暗物質(zhì)放進去，一切就都順理成章了，這樣我們的宇宙就會運轉得很好了。

隨著早期宇宙的膨脹，溫度逐漸降低，這里是氫氣和氦氣的海洋，周圍還有很多暗物質(zhì)，它們聚集在膨脹宇宙的起伏或凹槽中，形成了強引力區(qū)域。

這就是為什么暗物質(zhì)在創(chuàng)造我們今天生活著的這個更有趣的宇宙的過程中起著至關重要的作用。這些暗物質(zhì)團的引力牽引著氫和氦元素并聚集成巨大的云團，云團就變得越來越緊密，直到它們引發(fā)核聚變。

但當天文學家回望早期宇宙時，他們發(fā)現(xiàn)這些恒星并不孤單存在的，它們的周圍都存在著一個怪物——超大質(zhì)量黑洞。

一個真正的謎團就是，為什么我們在極早期宇宙能看到了一些超大質(zhì)量黑洞。從大爆炸到科學家們研究這些天體存在的時期，真的沒有足夠的時間讓它們長到這么大。

超大質(zhì)量黑洞是早期宇宙的重量級黑洞，有些黑洞的質(zhì)量甚至是太陽的120億倍。它們是如何這樣迅速地變得如此巨大的？這一直是宇宙學中最大的謎團之一。

一些科學家認為，這些早期黑洞的起源可能是由一個叫做暗星的奇怪巨星形成的。暗星將是宇宙中最早形成的恒星，它們形成于宇宙誕生僅僅大約2億年前的時間。

這些都是古老的天體，所以它們是由普通物質(zhì)構成的。主要成份是氫氣和氦氣，但它們是由暗物質(zhì)驅(qū)動的。

當這些巨大的早期恒星在早期宇宙中形成時，它們巨大的引力將暗物質(zhì)粒子拖入核心，這些粒子相互撞擊釋放出能量。每當它們相遇，它們就會湮滅并變成別的東西，這意味著釋放了大量的熱量和能量。

正是這種能量可以為恒星提供動力，所以有可能在一些恒星中，它們的內(nèi)部反應實際上是由暗物質(zhì)驅(qū)動的。即暗物質(zhì)的湮滅提供了能量并保持這些恒星的發(fā)光。

萬分之一的暗物質(zhì)就可以為一顆巨大的恒星提供能量。暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的能量，使暗星變得超級巨大。這些早期的物體真的很奇怪，它們溫度很低，但體型真的很大。他們的尺寸可能是地球到太陽距離的10倍。

但是當內(nèi)部的暗物質(zhì)燃料耗盡時，這些巨大的恒星已經(jīng)沒有任何東西可以支撐它們了，于是就會崩塌。如果它足夠大，就會直接坍塌成一個黑洞。因為這顆坍塌的恒星非常巨大，所以它形成的新黑洞也是超大質(zhì)量的。

暗星直接坍塌成一個黑洞

暗物質(zhì)在宇宙早期扮演了非常重要的角色，那么現(xiàn)在宇宙中又扮演什么角色呢？

我們的主星，太陽只是組成我們銀河系的2000億顆恒星之一。但是這遼闊的星系最初是如何形成的？

如果用想象中的暗物質(zhì)護目鏡觀察銀河系，你會發(fā)現(xiàn)一個線索。

左邊為正常物質(zhì)視角下的銀河系，右邊暗物質(zhì)視角下的銀河系

引力來自這個巨大的結構，吸引普通物質(zhì)聚焦在中間，并最終形成我們的銀河系。

當天文學家把視線望向整個宇宙時，他們發(fā)現(xiàn)了更加令人震驚的現(xiàn)象。

過去，天文學家認為星系在宇宙中的分布是隨機的，但最近的觀測發(fā)現(xiàn)了一些非同尋常的東西。宇宙中似乎有一張非常巨大的網(wǎng)，這張“網(wǎng)”實際上橫跨了已知的宇宙，由星系組成的細絲綿延數(shù)億光年形成。

為了了解這些巨大的星系結構是如何形成的，天文學家使用了像阿塔卡馬大型毫米波陣列（簡稱Alma）這樣的望遠鏡。

這是一個由66個射電望遠鏡組成的陣列，它的威力可以追溯到最早星系結構形成的數(shù)十億年前。阿爾瑪實際上可以回顧宇宙的歷史，看到這些巨大的新生星系正在形成類似的結構，有點像原始長城。

阿塔卡馬大型毫米波陣列

阿爾瑪讓科學家們窺見早期宇宙是如何進化的。它發(fā)現(xiàn)，隨著宇宙的膨脹，新生的星系與相鄰居的星系排列起來，就好像膨脹的宇宙正在產(chǎn)生粘性的細絲，建造新星系的材料就像蒼蠅粘在蜘蛛絲上一樣粘在這些線上。

原來這些看不見的細絲就是暗物質(zhì)，就像是一個暗物質(zhì)的支架，把普通物質(zhì)附著到上面去。

當宇宙膨脹時，最初的暗物質(zhì)團并沒有其他團膨脹得那么快，它們像粘糊糊的太妃糖一樣粘在一起。

宇宙網(wǎng)

這種暗物質(zhì)網(wǎng)的引力，隨后引來的普通物質(zhì)，在這些暗物質(zhì)絲相遇并聚集的地方最終塌陷形成星系。較厚的細絲吸收了更多的氣體，為星系團提供了物質(zhì)基礎。這些星系實際上是沿著這些巨大的細絲墜落在宇宙中，直徑達數(shù)億光年。

如果沒有暗物質(zhì)，它們就不會存在。而星系本身也因為這個巨大的結構而得以形成。如今的星系、恒星和行星以及今天在這里的我們都是因為暗物質(zhì)提供了這個結構框架。

令人遺憾的是，雖然在過去的50年里科學家們對暗物質(zhì)有了這些研究，但他們?nèi)匀徊恢腊滴镔|(zhì)到底是什么。因為科學家們無法測量它們，也看不見或感覺不到的它們。

科學家們可以確定，它不會與光相互作用，它不發(fā)光也不反光。所以如果你用激光束照射暗物質(zhì)，激光束就會直接穿過，不會有任何反應。

而現(xiàn)在，科學家們發(fā)現(xiàn)，黑洞和暗物質(zhì)有很多相似之處。首先都是一個看不見的物質(zhì)集合，創(chuàng)造了一個巨大的引力場，相同；然后都會使光線彎曲并產(chǎn)生引力透鏡效應，相同；都是已知物理學的邊緣，還是相同；

那么暗物質(zhì)是黑洞嗎？

當大質(zhì)量恒星爆炸時，黑洞就出現(xiàn)了，它們剩余的質(zhì)量會壓縮成一個密度極高的球體，連光都無法逃脫它的引力。

但這正是黑洞和暗物質(zhì)理論的不足之處。科學家們知道黑洞的存在，他們知道它們是如何形成的，他們也知道它們的數(shù)量遠遠不夠成為暗物質(zhì)。

在宇宙的歷史上，沒有足夠多的恒星通過生存和死亡來創(chuàng)造宇宙中85%的物質(zhì)。如果暗物質(zhì)是由黑洞組成的，那么它們一定是一種全新的物質(zhì)。有可能這些黑洞是我們從未見過的類型，它們可能是原始黑洞。

原始黑洞是一種想法，這是一個我們從未見過的概念理論，但它們有可能存在。如果原始黑洞是真實存在的，那么宇宙中充滿了黑洞。

史蒂芬·霍金在20世紀70年代首次提出原始黑洞可能是暗物質(zhì)。這個理論的中心思想是在138億年前那個無形的時刻——宇宙大爆炸，發(fā)生了什么？

理論認為，原始黑洞形成于早期宇宙的開頭幾分之一秒，這是宇宙從一個針孔到巨大的膨脹氣體球之間的時間。

在宇宙存在的最初時刻，物質(zhì)被緊密地包裹著，但分布并不均勻。即使是密度上最微小的波動都可能引發(fā)引力坍縮。換句話說，理論上，黑洞到處都在形成，而且數(shù)量巨大。

在我們的宇宙中，一秒鐘過后就已經(jīng)產(chǎn)生了質(zhì)量比太陽大成千上萬倍的黑洞。這些物體的總質(zhì)量可能非常大。

但它們有可能是宇宙物質(zhì)的85%嗎？如果原始黑洞確實存在那就足以解釋暗物質(zhì)了。

這是一個誘人的可能性，但有一個相當大的問題，對大多數(shù)科學家來說，宇宙早期的物理是不完整的，所以很難讓人信服。一代又一代的物理學家將原始黑洞斥為神話、幻想、天體物理學中的獨角獸。

2019年5月一場劇烈的宇宙事件震撼了美國。路易斯安那州和華盛頓州之間，一個物理距離幾乎是一個原子的寬度的事件，卻是震撼人心的大事。

激光干涉引力波觀測儀簡稱“LIGO”，探測到這種時空擺動。這種宇宙擾動似乎來自于黑洞的碰撞，但關鍵不是普通的死亡恒星類型。

在 LIGO 的探測中，其中一個黑洞的質(zhì)量是太陽的85倍，一顆恒星不可能形成這樣的黑洞。

物理學家認為，在一定質(zhì)量范圍內(nèi)垂死的恒星不會坍縮成黑洞，相反，這個區(qū)域的恒星變得異常熱，會撕裂自己，它們無法壓縮成黑洞。

85倍太陽質(zhì)量正好位于這個所謂的禁止質(zhì)量范圍的中間。LIGO 探測到的黑洞不可能是死亡恒星，理論上它可能是原始的黑洞。

原始黑洞非常吸引人，因為它們可以解決暗物質(zhì)問題。但不幸的是，事情沒那么簡單，如果在宇宙中充斥著原始黑洞，那么問題是應該會發(fā)生很多碰撞。

所以 LIGO 應該不只觀測到一次，而是應該觀測到上千次這樣的碰撞，但科學家們沒有觀測到這一現(xiàn)象。

許多科學家懷疑 LIGO 觀測到的是原始黑洞。對他們來說這些龐然大物只是物理學上的童話故事，只是轉移人們對暗物質(zhì)存在的可靠證據(jù)的注意力。

暗物質(zhì)存在嗎？還是科學家們只是在追蹤影子？

一些科學家認為這不僅是真實的，而且暗物質(zhì)就在我們的掌握之中，而且它現(xiàn)在正在我們的身體中穿梭。然而，我們從來沒有發(fā)現(xiàn)它，哪怕是一丁點。

于是，科學家們把他們的探測器對準了銀河系的中心，他們認為在那里 WIMP 的碰撞率應該特別高。

因為那里有個400萬個太陽質(zhì)量的黑洞，那里有數(shù)十億顆恒星，那里是星系密度最大的地方，所以任何繞星系運行的 WIMP 都會感受到這種對中心的自然引力，并向中心墜落。

費米伽馬射線太空望遠鏡對銀河系中心進行了10多年的探測，它探測到了大量的伽馬射線。

但科學家無法確定這些射線是否來自于相互碰撞的WIMP。

銀河系中心一片混亂，那里有恒星爆炸，大量的恒星、氣體、磁場、黑洞，大量的伽馬射線源。所以很難分辨出信號。

費米伽馬射線太空望遠鏡

銀河系的中心是一個災難區(qū)，因此，科學家們將注意力轉向了生活在噪聲較小的星系區(qū)域的行星。在那里 WIMP 碰撞應該更容易被發(fā)現(xiàn)，可能會在一個地方看到WIMP碰撞的證據(jù)。

那就是系外行星的核心，事實證明，系外行星可能是科學家們最好的暗物質(zhì)探測地。可以利用圍繞遙遠恒星運行的巨大行星作為實驗室來了解暗物質(zhì)。

如果有紅外望遠鏡，就能看到紅外線，如果有足夠的敏感度，就能夠測量這些物體的溫度。但像這樣的專用望遠鏡要到2028年才能發(fā)射。對于一些暗物質(zhì)探測者來說，等待太久了。

他們認為WIMP確實有一個特征可以讓我們在地球上探測到它們。即他們是弱相互作用，并不是沒有相互作用。它們確實相互作用，只是與物質(zhì)的作用很弱，這意味著在極少數(shù)情況下，它會撞到正常物質(zhì)的粒子，然后我們就可以觀察到一些影響。

在意大利中部的格蘭薩索，科學家們正在觀察WIMP撞擊正常物質(zhì)原子時產(chǎn)生的能量火花。他們的探測器是一箱超級冷卻的氙氣，建在地表下幾千英尺的地方。

把探測器放在山下的好處是，周圍所有的巖石和土壤，以及其他東西能阻擋很多背景噪音。當你在尋找WIMP交互時，是在尋找一些非常罕見的東西，一些非常微妙的東西，所以不希望有其他東西發(fā)生，不希望其他粒子進來破壞你的實驗。

這些弱相互作用的大質(zhì)量粒子會穿過這座山，然后如果它們撞到氙原子上，我們可以看到它。探測到WIMP可能是暗物質(zhì)存在的決定性證據(jù)。

2020年，科學家們在研究結果中發(fā)現(xiàn)了一些東西。科學家可以看到整個液態(tài)氙在亞原子碰撞中發(fā)生了一點點震動。粒子碰撞產(chǎn)生的振動強度是至關重要的。

理論上，WIMP 撞擊氙原子應該會產(chǎn)生強大的沖擊，但實驗檢測到的振動太弱了。當WIMP通過時，它會撞向原子，而現(xiàn)在，就好像有什么東西在震動原子外面的電子。

所以，不管是什么導致了這些探測結果，都可能是比WIMP小得多的東西。從表面上我們看這些實驗結果——如果他們是正確的，這就告訴我們暗物質(zhì)不是WIMP，而是更小更輕的物質(zhì)。

結果表明，撞擊液態(tài)氙的實際上是一種更小的理論粒子，稱為軸子。

與WIMP相比，軸子就像足球與我們的太陽相比。軸子純粹的齒狀結構讓它們看起來不太可能是暗物質(zhì)的候選者。

如果軸子就是暗物質(zhì)，它占了宇宙中物質(zhì)的85%，那么軸子數(shù)量將達到幾乎不可思議的量：142 Trigintillion。Trigintillion是英語的大數(shù)單位，1個Trigintillion就是1后面93個0。

所以，為了證明暗物質(zhì)的存在，也許科學家們應該尋找暗物質(zhì)形成的恒星。它們沒有理由不存在，它們甚至還有個名字叫“幽靈星”。

它們將是巨大的、密度極高的物體，漂浮在太空中。它們的質(zhì)量可以達到數(shù)千萬個太陽的質(zhì)量。但由于它們是由暗物質(zhì)構成的，所以幽靈星不會產(chǎn)生能量也不會發(fā)出光。它們對光和物質(zhì)都是透明的。如果你就在它旁邊，你根本不會注意到它。如果我們發(fā)射探測器，就會穿過它。不過一旦它穿過，就會被它的引力拉回來。

宇宙中85%的物質(zhì)可能是由極小的暗物質(zhì)粒子組成的透明球體。但這些看不見的恒星存在嗎？證據(jù)不足！

這時，科學家們又想起了2019年LIGO的探測。引力波探測器捕捉到兩個大質(zhì)量物體碰撞的信號，科學家們稱該事件為 GW190521。

大多數(shù)科學家認為這是一次黑洞碰撞，但它會是碰撞的幽靈星嗎？如果那里有幽靈星，而且它們可以通過引力相互作用，那么它們就可能會發(fā)生碰撞。當它們這樣做時，它們會發(fā)射引力波，而這看起來很像兩個黑洞碰撞。

理論上像 GW190521的一次碰撞，它看起來有兩種解釋：原始黑洞或幽靈星。但LIGO無法區(qū)分它們。

這些想法會讓科學家更接近證明暗物質(zhì)的存在嗎？或者科學家只是在一個奇怪物理的兔子洞里飛得更遠。

也許暗物質(zhì)根本不存在，科學家們尋找的通過引力影響著宇宙的一種無形的物質(zhì)根本不存在，也許只是科學家還不太了解引力。

如果一個星系旋轉得太快了，要么是星系中有一種新的成分，比如暗物質(zhì)，把它聯(lián)系在一起，或者科學家們已經(jīng)誤解了物理定律。

為了描述引力的影響，科學家們使用了艾薩克·牛頓有近350年歷史的數(shù)學。為了解釋在宇宙中看到的多余引力，也許科學家們需要的不是額外的物質(zhì)，而是更好的數(shù)學。

雖然科學家們很清楚在地球和太陽系引力是如何運作的，也許當達到星系尺度時，它的行為就會略有不同。如果是這樣的話，可以稍微調(diào)整一下這個想法，直到它符合科學家們所看到的不需要暗物質(zhì)的星系旋轉的數(shù)據(jù)。

質(zhì)疑一個物理學傳奇的數(shù)學。可能聽起來像是褻瀆神靈。但為了解決暗物質(zhì)之謎，科學家們已經(jīng)這么做了。

它被稱為修正牛頓動力學簡稱MOND。用這種數(shù)學方法模擬星系會得到非常不同的結果。從表面上看，MOND是個不錯的主意，就像科學家們通常會給計算機編程，把暗物質(zhì)包括在計算機模擬中一樣。

科學家們用另一個引力定律MOND來編程，然后建立一種有質(zhì)量的旋轉氣體。通過MOND似乎可以讓事情穩(wěn)定下來，看起來有點像一個真正的星系。

改變?nèi)f有引力定律精確地再現(xiàn)了天文學家通過望遠鏡看到的超高速旋轉，不需要暗物質(zhì)，它不存在。

那么，這樣是否就解決了暗物質(zhì)問題呢？

絕對不是！對于任何比星系大的物體，這種人造物理就會失效。MOND在星系尺度上表現(xiàn)得很好，但是當把它放大到宇宙中越來越大的結構中，比如星系團，非常大的結構。就會發(fā)現(xiàn)MOND本身并不能復制科學家們所有的觀測結果。好像缺了點什么，很遺憾，還是繞不開“暗物質(zhì)”！

在MOND中，仍然需要引用你看不見的物質(zhì)。這在某種程度上否定了MOND的意義。MOND不能取代暗物質(zhì)，宇宙仍然需要一些東西來維系它，科學家們只是不理解它是什么。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的暗物质：宇宙中最神秘的物质之一 已经逼疯科学家了的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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